За допомогою пігментів буряка вчені навчилися стежити за розвитком спор грибів на рослинах
Майже всі культурні рослини утворюють в ґрунті асоціації з певним типом грибів, званих арбускулярними грибами мікоризи, які значно розширюють площу їх кореневої поверхні. Ця співпраця підвищує здатність рослини засвоювати поживні речовини, життєво важливі для росту.
Чим більше поживних речовин рослини отримують природним шляхом, тим менше потрібно штучних добрив. Управління цим процесом принесе величезні дивіденди для продуктивності сільського господарства.
У дослідженні, опублікованому в журналі PLOS Biology, вчені використовували яскраво-червоні пігменти буряка, звані беталаїнами, для візуального відстеження ґрунтових грибів, коли вони заселяли коріння рослин.
"Тепер ми можемо простежити, як розвивається симбіоз між грибами і корінням рослин в режимі реального часу з моменту їх контакту. Раніше ми поняття не мали, як детально відбувається ця взаємодія, оскільки не було можливості візуалізувати сам процес на живій рослині без використання складної мікроскопії», - сказав д-р Себастьян Шорнак, дослідник лабораторії Сейнсбері Кембриджського університету і співавтор дослідження.
Щоб досягти результатів, дослідники розробили два модельних види рослин-бобові і тютюн-так, щоб вони виробляли добре помітні беталаїнові пігменти, коли в їх коренях були присутні арбускулярні гриби мікоризи. Це включало об'єднання контрольних областей двох генів, активованих мікоризними грибами, з генами, які синтезують беталаїнові пігменти червоного кольору.
Потім рослини вирощували в прозорій структурі, щоб була видна коренева система, а зображення кореневої системи можна було вивчати за допомогою планшетного сканера.
Таким чином вчені вибрали червоні пігментовані частини кореневої системи для спостереження за спорами грибів, коли вони проникають в окремі клітини рослини і утворює складні деревовидні структури, звані арбускулами, які ростуть всередині коренів рослини. Арбускули поглинають поживні речовини з ґрунту, які в іншому випадку були б недоступні рослині.
Існують і інші методи візуалізації даного процесу, але вони включають викопування рослини з ґрунту, а також застосування хімічних речовин або дорогої мікроскопії.
Новий підхід вчених з Кембриджського університету вперше дозволяє спостерігати на власні очі, як симбіотичні гриби колонізують живі корені рослин і з часом заселяють частини кореневої системи рослин.
"Це новий інструмент для візуалізації цього та інших важливих життєвих процесів. Пігменти буряка мають характерний колір, тому їх дуже легко побачити. Вони також мають перевагу в тому, що вони є натуральними рослинними пігментами, тому вони добре переносяться рослинами», - сказав доктор Сем Брокінгтон, науковий співробітник відділу наук про рослини Кембриджського університету та співавтор статті.
Грибки мікоризи представляють інтерес для дослідників у сфері сільського господарства. Цей новий метод забезпечує можливість вести моніторинг життєдіяльності симбіотичних грибів в ґрунтах. Вчені кажуть, що це дозволить вибрати гриби, які найшвидше колонізують рослини і забезпечують найбільші переваги для аграрного сектора.
Розуміння та використання динаміки колонізації кореневої системи рослин грибами має потенціал для підвищення майбутнього виробництва сільськогосподарських культур екологічно стійким способом. Якщо рослини зможуть природним шляхом засвоювати більше поживних речовин, це зменшить потребу в штучних добривах-заощадить гроші і зменшить пов'язане з цим забруднення води і ґрунту.
Також читайте: